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Verfahren und Vorrichtung zum fortlaufenden Glühen von Metallbändern,
-drähten od. dgl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
fortlaufenden Glühen von Metallbändern, -drähten od. dgl. durch Berührung mit einer
oder mehreren Erhitzungsrollen, wobei außerdem zwischen dem in die Rollen einlaufenden
Band- oder Drahtteil und dem aus den Rollen auslaufenden Band-oder Drahtteil Wärme
ausgetauscht wird.
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Die Erfindung ist beispielsweise zur Behandlung von Eisen, Stahl,
Kupfer, Aluminium anwendbar. Bisher wurde solcherWerkstoff allgemein satzweise geglüht.
Bei diesem Vorgang wurde das zu behandelnde Material in Form von Bandwickeln oder
Drahtringen in einen Glühofen gegeben, in dem es verblieb, bis die gewünschte Temperatur
erreicht war.
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In Verbindung mit an eine einheitliche Güte gestellten, erhöhten Anforderungen
und im Hinblick darauf, die Herstellungskosten zu vermindern, war man bemüht, eine
fortlaufende Behandlung anzuwenden. Dadurch wird ein Nachteil vermieden, der für
die Behandlung von geschlossenen Bandwickeln kennzeichnend ist, nämlich das Haften
oder Zusammenschweißen von verschiedenen Windungen des Bandes. Darüber hinaus wird
auf Grund der Tatsache, daß die Wärmebehandlung gleichmäßiger ist, beim fortlaufenden
Glühen ein besseres Endprodukt erreicht. Verschiedene Wege zur Durchführung des
fortlaufenden Glühens von Bändern sind vorgeschlagen worden. Nach einem dieser Vorschläge
wird das Band durch eine lange horizontale Glühofenanlage geführt, wobei es den
eigentlichen Glühofen, an dessen beiden Enden Führungsrollen angeordnet sind, frei
durchläuft. Dadurch wird die Entstehung von Kratzern oder Einkerbungen auf dem Band
vermieden. Obgleich dieses Verfahren in vielerlei Hinsicht vorteilhaft sein kann,
ist es nicht zum Glühen von dickem oder sehr dünnem Werkstoff geeignet, weil im
ersten Fall der Werkstoff zu steif und schwer ist, um in der beschriebenen Weise
gehandhabt zu werden, während ein zu dünner Werkstoff keine genügend hohe Ausbringung
je Glühofeneinheit ergibt.
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Außerdem ist es bekannt, senkrechte Glühöfen zu verwenden, die häufig
an der Oberseite geschlossen sind. In diesem Fall wird das Band am Fuß des Glühofens
eingeführt und wieder entnommen, wobei eine Führungsrolle innerhalb des Glühofens
angeordnet ist, über welche das Band läuft. Die Erwärmung des Bandes geschieht durch
Konvektion und Strahlung, im allgemeinen unter Verwendung elektrischer Strahlungskörper.
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In dieser Verbindung wurde schon vorgeschlagen, das Band durch unmittelbar
von einer heißen Führungsrolle abgegebene Wärme aufzuheizen, wobei das Band in enger
Berührung mit der erhitzten Führungsrolle gefördert wird. Erfahrungen mit dem letzteren
Verfahren haben jedoch ergeben, daß es unmöglich ist, das Problem, das sich aus
der Wärmeausdehnung des Bandes ergibt, befriedigend zu lösen. Das Band gleitet über
die Erhitzungsrolle, so daß Kratzer nicht zu vermeiden sind. Es hebt sich von der
Oberfläche der Erhitzungsrolle ab und wirft auf Grund der Wärmeausdehnung Falten
und Wellen.
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Durch die Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, zwischen dem aus-
und einlaufenden Teil des Bandes einen Wärmeaustausch herbeizuführen, indem ein
Teil des Bandes schon an der Einlaufseite erwärmt wird, so daß die Wärmeausdehnung
nicht nur an der Auslaufseite, wie bei den bekannten Verfahren, sondern auch an
der Einlaufseite auftritt. Dadurch wird von selbst die richtige Spannung des Bandes
unter Vermeidung des Gleitens auf der Erhitzungsrolle und der damit verbundenen
Entstehung von Kratzern od. dgl. auf dem Band.
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Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Warmbehandlung von Drähten in
einem Turmofen mit mehreren in verschiedenen Wärmezonen übereinander gelagerten
heiz- oder kühlbaren Fördertrommeln, bei dem der ein- und auslaufende Teil je eines
Drahtes in Rillen auf dem Umfang jeder Fördertrommel aus wärmeleitendem Werkstoff,
z. B. Kupfer, in mehreren Windungen dicht aneinander vorbeigeführt werden.
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Dabei treten in den zwischen den einzelnen Trommeln befindlichen Drahtteilen
des einlaufenden und
des auslaufenden Teils des Drahtes Spannungen
infolge Wärmeausdehnung auf, die im einlaufenden Teil bei Erwärmung zu Schlaufenbildung
und im auslaufenden Teil bei Abkühlung zur Querschnittsverminderung und zu Gefügeveränderungen
führen können.
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Das Problem wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wärmeaustausch
dadurch herbeigeführt wird, daß der ein- und der auslaufende Teil des Bandes oder
Drahtes mit einer Seite jeder wärmeleitenden Rolle in Berührung gebracht werden.
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Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung hervor.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles
veranschaulicht.
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Fig.l ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des
Glühofens gemäß der Erfindung, welche die Anordnung der Rollen und Zuführeinrichtungen
für das Band oder den Draht zum Glühofen zeigt; Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die
in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung; Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III der
Fig. 1. Der in Fig. 1 dargestellte senkrechte Rahmen oder Ständer 10 dient zur Lagerung
einer oder mehrerer Erhitzungsrollen 11 und einer Mehrzahl Wärmeleitrollen 12. Wie
Fig. 1 erkennen läßt, hat die Rolle 11 keine Drehachse, sondern ist mittels zweierTragrollen
13 drehbar gelagert. Die Enden der Rollen 12 sind in bekannter Weise mittels Bolzen
in vorzugsweise gekühlten Lagern 14 gelagert. Fig. 1 offenbart ferner, daß alle
Rollen in einer geeigneten Entfernung voneinander angeordnet sind, wobei Führungsrollen
15 in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Rollen 11, 12 zu einem später noch
zu beschreibenden Zweck angeordnet sind.
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Die Rollen befinden sich in einem Innenraum oder einer Kammer 16,
die aus zwei beweglichen Gehäusehälften 17 und 18 zusammengesetzt ist, welche dicke
Wände, ein Deckenteil und ein Bodenteil haben, die eine auch sonst in Glühöfen verwendete
Isolierung enthalten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Gehäusehälften
17 und 18 mit Rädern 19 versehen, die auf Schienen od. dgl. 20 laufen. Sie können
von beiden Seiten an den Rahmen 10 angeschoben werden. In der Isolierung im unteren
Teil der einen Gehäusehälfte 17:ist eineAnzahl Führungsrollen 21 und in dem entsprechenden
Teil der rechten Gehäusehälfte 18 sind Führungsrollen 22 gelagert. Weiterhin sind
außen an den Gehäusehälften 17 und 18 Führungsrollen 23 und 24 drehbar gelagert.
Die Führungsrollen 21 und 22 sind zweckmäßig hohl ausgebildet und miteinander verbunden,
so daß sie ein Kreislaufsystem für ein Wärmemittel, beispielsweise Wasser, bilden.
Auf der Seite der Gehäusehälfte 17 sind zwei ortsfeste Rahmen oder Ständer 25 und
26 angeordnet, während sich auf der Seite der Gehäusehälfte 18 zwei ähnliche Rahmen
oder Ständer 27 und 28 befinden. Auf der letztgenannten Seite ist ferner noch ein
Rahmen 29 vorgesehen. Jeder der Rahmen25 und 26 trägt einen Haspel 30 bzw. 31. Entsprechend
sind auf jedem der Rahmen 27 und 28 ein Haspel 32 bzw. 33 gelagert. Die Haspeln
30 und 31 können mittels besonderer Bremselemente gebremst werden, die beim Ausführungsbeispiel
aus Bremsschuhen od. dgl. (nicht dargestellt) bestehen und mit den an Drähten 36
und 37 hängenden Gewichten 34 und 35 belastet sind.
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Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, gehört zum Rahmen 29 ein elektrischer
Antriebsmotor 38, der über ein Getriebe 39 eine Welle 40 treibt, auf der einerseits
eine Antriebsrolle 41 und andererseits zwei Antriebsräder 42 und 43 gleichen Durchmessers
angeordnet sind. Über der Antriebsrolle 41 sind zwei Führungsrollen 44 und 45 drehbar
gelagert. Das Antriebsrad 43 ist mittels einer Kette, Riemen od. dgl. 46 drehbar
mit der Welle des Haspels 32 verbunden. In ähnlicher Weise ist das Antriebsrad 42
mittels einer Kette, Riemen od. dgl. 47 mit dem Haspel 33 verbunden. Auf der Seite
der Gehäusehälfte 17 ist eine Bremsanordnung 48 vorgesehen, die aus zwei zusammendrückbaren
Filzkörpern 49 und 50 besteht, von denen mindestens einer hydraulisch, pneumatisch
oder mechanisch beaufschlagt werden kann. An Stelle von Filz kann selbstverständlich
auch ein anderer Werkstoff verwendet werden, der auf einem diese Körper durchlaufenden
Band keine Kratzer hinterläßt. Mittels des hydraulisch oder pneumatisch anzupressenden
Reibungskörpers 48 kann ein für einen noch zu erklärenden Zweck gewünschter entsprechender
Bremsdruck eingestellt werden.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen,
daß ein Wickel Metallband 51 auf den Haspel 31 gegeben wird, und ein Anfangsteil
52 von dem Wickel 51 über die Führungsrolle 23 und zwischen den Filzkörpern der
Bremsanordnung 48 hindurchgeführt wird. Danach tritt das Führungsende des Bandes
durch eine Einlauföffnung 53 in die Gehäusehälfte 17 ein und läuft an den Führungsrollen
21 vorbei zu derFührungsrolle15. Von hier aus wird das Band nach oben gebogen, so
daß es an einem bestimmten Teil des Umfanges der untersten Wärmeleitrolle 12 vorbeilaufen
und anschließend aufwärts zur nächsten Rolle 12 gelangen kann, gegen welche das
Band mittels einer weiteren Führungs- oder Klemmrolle 15 gedrückt wird. In ähnlicher
Weise läuft das Band an den darüber befindlichen Wärmeleitrollen 12 vorbei, gegen
welche es mittels der Klemmrollen 15 gedrückt wird. Nachdem das Führungsende des
Bandes die oberste Wärmeleitrolle 12 verlassen hat, läuft es über die in besonderer
Weise gelagerte Erhitzungsrolle 11, die das Band zu einem beträchtlichen Teil umschlingt.
An dieser Stelle kehrt das Band um und wird mittels weiterer Klemmrollen 15 mit
der anderen Seite der Wärmeleitrollen 12 in unmittelbare Berührung gebracht. Der
auslaufendeTeil des Bandes verläßt, nachdem er an der untersten Rolle 12 vorbeigelaufen
ist, über eine Führungsrolle 15 und weitere Führungsrollen 22 das Gehäuse 17, 18
über die Führungsrolle 24. Von dieser letzteren Führungsrolle aus gelangt der auslaufende
Bandteil über eine Führungsrolle 44 zu derAntriebsrolle 41 und wird, nachdem er
an ihrem Umfang entlang und über die Führungsrolle 45 gelaufen ist, auf dem Haspel
32 aufgewickelt. Um einen im wesentlichen ununterbrochenen Arbeitsablauf zu erreichen,
ist in der dargestellten Ausführungsform ein zweiter Haspelsatz auf jeder Seite
des Gehäuses angeordnet, so daß ein Hilfshaspel 30 auf der Eintrittsseite und ein
Hilfshaspel 33 auf der Austritts-oder Entnahmeseite vorhanden ist. Auf diese
Weise ist es möglich, abwechselnd mit beiden Haspeln zu arbeiten, während der Glühvorgang
im Ofen stattfindet, um Zeit zur Verbindung der Bandenden von verschiedenen Wickeln
zu gewinnen und ein wiederholtes Öffnen des Glühofens zu vermeiden. Hierbei ist
zu bemerken, daß zur Vermeidung des beschriebenen Beschickungsvorganges bei jedem
Anlaufen nach einem Stillstand ein Band in den Ofen eingeführt wird und in ihm verbleibt.
In
Fig. 3 ist die Erhitzungsrolle 11 dargestellt, die an jeder Seite mit einem Flansch
54 bzw. 55 versehen sein kann. Die Rolle 11 ist hohl und im Innern mit einer Mehrzahl
sich senkrecht zur Oberfläche erstreckender Teile versehen, welche die Gestalt von
Stiften oder Spitzen 56 aus Metall haben. Die Rolle 11 hat geöffneteStirnflächen57,
denen gegenüber feststehende Brenner 58 angeordnet sind, welche von irgendeiner
geeigneten äußeren Brenngasgemischquelle versorgt werden, und deren Flamme in der
Rolle 11 brennt. Die entstehenden Verbrennungsgase entweichen durch die Öffnungen
57 der Rolle 11 in das Ofeninnere 16 und bilden ein Schutzgas für das zu glühende
Band. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die Verbrennungsgase fortgesetzt
mittels eines Ventilators od. dgl. durch eine der im unteren Teil der Ofenwände
befindlichen Öffnungen abgezogen werden. Dadurch wird das Schutzgas in geeigneter
Weise gründlich im Ofeninnern 16 verteilt. Es können selbstverständlich im Rahmen
der vorliegenden Erfindung auch andere Wärmequellen als Brenner verwendet werden.
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Im Hinblick auf die Schwierigkeiten, die die Lagerung einer mit in
sie eintretenden Brennern versehenen Rolle bereitet, ist gemäß der Erfindung die
übliche Lagerung mittels Zapfen oder Welle vermieden worden und an Stelle dessen
die ganze Rolle 11 auf Tragrollen 13 abgestützt, von denen eine in Fig. 3 im Querschnitt
dargestellt ist. Die Tragrolle ist an ihren beiden Enden mit Schultern oder Flanschen
ausgebildet, so daß mit ihr eine sorgfältige Führung und Lagerung erreichbar ist.
Da die Rollen 13 Wärmespannungen bekommen, sind sie in besonders gekühlten Lagern
59 und 60 gelagert.
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Nachdem die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Betrieb gesetzt worden
ist, bleibt der einlaufende Teil des Bandes oder Drahtes, wie vorher beschrieben,
während des Glühens ständig mit den Wärmeleitrollen 12 und der oberen Erhitzungsrolle
11 in unmittelbarer Berührung. Der erhitzte auslaufende Teil berührt dann die Wärmeleitrollen
12 auf ihrer anderen Seite, wobei die Wärmeleitrollen 12 den größten Teil der in
dem rücklaufenden Teil gespeicherten Wärme aufnehmen. Der rücklaufende Teil wird
dadurch schrittweise auf eine geeignete Endtemperatur beim Verlassen der untersten
Wärmeleitrolle abgekühlt. Gleichzeitig berührt jedoch der einlaufende Teil des Bandes
die gegenüberliegenden Seiten der Rollen 12. Dieser Teil wird dann mit der in den
Rollen 12 gespeicherten Wärme durch Wärmeübertragung vorgeheizt, wobei diese sich
drehen. Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren gemäß der Erfindung eine sehr günstige
Wärmeverteilung und Vorwärmung in dem einlaufenden Teil bewirkt, bevor dieses die
Erhitzungsrolle 11 erreicht, an welcher Stelle der wirkliche Glühvorgang stattfindet.
Diese gleichmäßigeWärmeverteilung wirkt mit zur Vermeidung der anfangs beschriebenen
Nachteile in bezug auf die Wärmeausdehnung, die derartigen Glühanlagen anhaften.
Auf Grund der Tatsache, daß die Temperatur des einlaufenden Teils schrittweise bis
auf einen Höchstbetrag ansteigt, ergibt sich infolge der Wärmeausdehnung ein Längenunterschied,
der vorteilhaft dadurch vermieden wird, daß der Teil des Bandes, der über die Erhitzungsrolle
11 läuft, sie unmittelbar berührt und nicht, wie bei bisher bekannten Anlagen, auf
Grund der Wärmeausdehnung von der Rollenoberfläche abgehoben wird, was sich in einer
unzureichenden Wärmebehandlung auswirkt. Da der Temperaturunterschied zwischen dem
nach der Rolle 11 laufenden Teil des Bandes und dem entsprechenden zurücklaufenden
Teil auf einem Kleinstwert gehalten wird, kommt nur eine geringe Wärmeausdehnung
zustande, wodurch auch die Schlupfbewegung klein gehalten wird und eine verringerte
Neigung zur Bildung von Kratzern entsteht.
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Um weitere noch verbleibende geringe Unterschiede, die infolge der
wechselnden Länge des Bandes auftreten, auszugleichen, sind die Bremsen 36, 34 und
37, 35 und die Filzbacken 48 an der Eintrittsseite des Ofens angeordnet. Selbstverständlich
ist es nicht notwendig, beide Bremsvorrichtungen anzuwenden, wenn eine von ihnen
genügt. In Fig. 1 sind beide Bremsen nur der Vollständigkeit halber gezeigt. Beide
Vorrichtungen können erforderlich sein, wenn aufeinanderfolgende Bänder miteinander
verbunden werden sollen. Die Vorrichtungen bremsen den einlaufenden Teil des Bandes.
Dadurch wird das Band in unmittelbare Berührung mit den Rollenoberflächen gebracht,
wodurch eine Vergleichmäßigung der Wärmezu- und -abfuhr über die ganze Oberfläche
erreicht wird.
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Zur weiteren Verbesserung des Wärmehaushalts kann ein wärmeaufnehmendes
Mittel, beispielsweise Wasser, durch die inFig.2 dargestelltenVerbindungsleitungen
63 und 64 zwischen den Führungsrollen 21 und 22 von den letzteren zu den ersteren
fließen, so daß das Band schon beim Eintreten in den Glühofen erwärmt wird.
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Zur Erreichung abnehmenderUmfangsgeschwindigkeit der Haspeln 32 und
33 mit anwachsendem Banddurchmesser, sind Reibungskupplungen 61 und 62 von an sich
bekannter Art vorgesehen.
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Mit der Anlage ist ein im wesentlichen fortlaufendes Arbeiten und
die Ausbringung eines gleichmäßig wärmebehandeltenBandes oderDrahtes gleichmäßiger
Güte möglich, Die Erfindung löst auch das Problem der Herstellung bester kratzerloser
Erzeugnisse.